电子热控制:前景与展望 Robert Hannemann 博士 Charlespoint Group 波士顿,马萨诸塞州 摘要 传热科学与工程最突出的工业应用之一是电子热控制。随着微电子设备空间密度的不断增加,集成电路芯片功率在过去二十年中增加了 100 倍,而热通量的增幅略小。随着功率水平的提高,使用自然对流和强制风冷的传统方法变得越来越不可行。本文从实践者的角度对热管理问题进行了高层次的概述,并对未来几年电子热工程的前景进行了推测。1 简介和历史视角 电子设备和系统的热控制已成为当今世界经济主要组成部分进步不可或缺的一部分。目前的研究工作,例如 Amon [1] 描述的 EDIFICE 项目,代表了冷却技术的新浪潮,其驱动力是通过紧凑且高度可靠的设备去除高通量下的大量热量。本文既提供了对电子冷却挑战的看法,也概述了未来的发展方向和研究需求。为简明起见,重点以计算机为中心;最近的行业路线图文档 [2] 中提供了更广泛的概述。图 1 是考虑该问题的有用起点。虽然微电子设备中的绝对功率水平相对较小(几十到几百瓦),但热通量可能很大(当前电子芯片中约为 50 W/cm 2;半导体激光器中高达 2000 W/cm 2)。此外,出于性能和可靠性原因,芯片表面的温度必须保持在相当低的水平(~100 C)。